试论110kV高压架空输电线路的防雷技术措施

试论110kV高压架空输电线路的防雷技术措施

章钊

（广州南方电力技术工程有限公司510260）

摘要：由于架空线路绝大多数都是建于旷野、高山、郊外之中，而这些地方又是雷电频发的地方，一旦雷电直接击中架空线路将会对输电线路造成极大的影响。所以，根据电力系统的具体情况和配置，做好高压输电线路的防雷工作是维持电力系统持续、稳定、可靠供电的重要工作环节。本文就110kV高压架空输电线路的防雷技术进行研究探讨。

关键词：高压架空输电线路；防雷接地；线路跳闸

0引言

110kV高压架空输电线路最常见的困扰就是常常会在遇到雷击以后因过电压的冲击而导致跳闸。在雷雨季节，这种情况会频频出现，这就给用电的安全性与可靠性造成了极大的影响。为了解决这种困扰，众多电力工作者们对雷击跳闸的防护措施进行了深入的探讨与研究。雷击跳闸在我国的南方由于年平均的雷暴天气较多而频繁发生，因此，对于架空输电线路的可靠性与安全性的影响极大。为有效减少雷击损失，许多地区的电力系统都采取了一些防雷的措施，比如降低接地电阻、提高线路绝缘、地线负角保护、耦合地线等。这些防雷的方法各有所长，在防雷的实践中都取得了一定的成果。但是各有利弊，因环境差异较大而无法统一施行。目前在我国较多地区使用的是在雷电频繁点加装氧化锌避雷器的防雷方法，这种方法在我国的电力系统中取得了较好的防雷效果。

1雷击线路跳闸原因分析

1.1线路气候环境分析：经过这方面的分析我们发现，并不容易有效地防止由于高压架空输电线路在雷电情况下出现的雷击跳闸。地区上的差异、以及环境上的差异都有各自的雷电活动周期和规律，比如在高山、丘陵、江河湖泊地区，地形比较复杂，雷、暴雨天气比较多，这些地区的线路在某一个区段就会出现易雷击区、易雷击带和易雷点。如果这种区段未采取任何防雷措施，就非常容易发生雷击跳闸故障。

1.2从110kV高压架空输电线路地理环境分析，设有高压架空输电线路的部分地区土壤电阻率较高，最终使杆塔接地电阻较大，这样就很可能出现反击跳闸的情况；而山区线路导线遭受雷电绕击的情况比较多，山坡倾角使导线的暴露弧面变大，这样就更加容易出现雷电绕击情况了。

1.3从110kV高压架空输电线路本体分析，致使雷击线路跳闸的原因主要是线路本体有以下缺陷：

①线路设计上，在进行架空输电线路工程设计时，雷电日的取值与实际情况可能会出现偏差，通常情况下，雷击跳闸次数越多，雷暴日也就越高，当设计中的雷暴日低于实际情况时，就会降低高压输电设备的耐雷能力；现在设计一般都是根据主要区域雷电参数来进行参考的，是依据输电线路的工程设计地区长期观测后而得出来的统计数据，没有充足的设计所需的雷电数据，这些数据并不能精确地反应各地或某个具体地点的实际雷电活动，相比之下仍有相当大的差异。

②线路运行维护方面，当绝缘子串中有零值或没有及时的检测出低值绝缘子时，绝缘子串的闪络电压变小会使耐雷水平比设计值要小；有的地区为了要提高其防污能力，使用的不是瓷绝缘子，而是合成绝缘子，在这种情况下，如果均压环之间的空气间距小于原设计，会使耐雷能力变弱；经过长时间的使用之后，有的接地装置已经被腐蚀，甚至可能已经断开接地连接了，这时如果遭受雷击，反击跳闸率会非常的高；另外，有的地区因为没有正确清楚地分析出现雷击故障的原因，自然无法做到对症下药，最终不能达到应有的防雷效果。

2防雷措施

防雷必须拥有较为先进的防雷、引雷设备与较为成熟的技术支持，安装人员必须对雷电的破坏作用与防雷设施及参数有足够的认识与了解。

2.1架设避雷线

我们要想有效的做好架空输电线路的防雷保护，最基本的一个方法就是架设避雷线。避雷线主要目的就是为了避免雷电直击导线，同时避雷线还能起到其它的作用，包括：

①分流作用，这样就会使雷击点流经杆塔的雷电电流减少，塔顶电位也就降低了；

②对导线的耦合作用，这样能有效地使线路绝缘子的电压变低；

③对导线的屏蔽作用，能使导线上的感应过电压变小。一般情况下，线路电压越大的情况下，避雷线越能表现出更好的效果，而且避雷线在线路造价中占比较小，经济利用价值较高。目前，110kV及以上架空输电线路基本上已全线架设避雷线。

同时，新型的光纤复合架空地线，不但能起到上述作用，亦能同时作为通讯线路使用，经济利用价值较高。

2.2装设线路型避雷器

线路型避雷器残压低、限压装置有优异的保护性能，可做成无间隙或带间隙的避雷器，通流容量大、体积小、重量轻。可根据线路的运行经验，在大跨越或多次遭受雷击次数的杆塔装设线路型避雷器。但由于其造价高、保护范围有限（只保护本基杆塔）、维护工作量大、需定期检测维护，并不适宜大面积使用。

2.3避雷线有效跳通，提高泄流能力

1999年之前，我国部分地区架空输电线路不考虑地线载波以及电线上的电能损耗，采用全线接地。因地线挂线金具与铁塔之间是线接触，根据多年的运行经验，发生过雷击的铁塔，地线挂线孔的螺栓丝扣经常有烧熔现象。分析后我们认为，该点对雷电泄流来说是一个间隙。因此我们认为铁塔两侧的地线应予以跳通，且跳通后与塔体保持可靠连接；这样，在整个线路段内提供泄流通道，可以提高架空输电线路耐雷水平，同时亦能防止因某基杆塔接地不良或出现接地损坏未能及时检修而无法可靠对雷电进行泄流的情况发生。目前，广东地区新设计的架空输电线路均已采取此种方法。

2.4接地

接地是为了将已经纳入防雷系统的雷电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的电压，避免发生反击现象。为了最大限度的保障人身安全，尽最大努力保障电气设备的正常工作，必须做好电气设备的接地工作，这是防雷技术非常关键的环节。从作用上来看，接地主要包括三种：

①保护接地，是指在正常工作情况下将电气设备外壳及不带电金属部分的接地。

②工作接地，是指电力、通讯等系统中利用大地做导线或为保证其正常运行所进行的接地。

③防雷接地，是指过电压保护装置或设备的金属结构的接地。

在防雷接地极的选择上，应选择铜镀钢接地体棒，传统垂直接地往往采用镀锌角钢来实现，但是实践中传统材料还是存在一定的局限性，而铜镀钢接地体则具有以下优点：

①铜镀钢接地棒单根长度1.22米，可以通过螺纹连接器组装成任意长度，因此可以增加垂直接地极长度实现降低接地电阻，从而达到国家标准接地的要求值；

②铜镀钢接地棒直径小，安装方便，对环境破坏较小，做单点接地时只需开挖12cm×12cm大小的表面；安装难度小，施工周期短；

③铜镀钢接地棒抗腐蚀能力优异，使用寿命长达40年，铜的导电性是钢材的8倍，抗腐蚀性是钢材的10倍。虽然铜材一次性的投入比钢材较大，但铜的使用寿命长，因此，从综合使用的费效比看，不但能省下多次翻修、维护、改造的费用，节约时间及人力物力，更提高了系统使用的稳定性。

3应用防雷新技术的研究

3.1降低杆塔接地电阻

降低杆塔的接地电阻能够减少雷击杆塔时的电位升高，通过这种方法，再结合架设避雷线的措施，有效地将二者结合起来，可以达到很好的防雷效果。当地网的接地阻值较大时，我们可以增大地网型号或增加地网辐射线。

3.2线路避雷器的应用情况

在经过理论计算分析之后，再结合相关实践，我们发现，将线路避雷器应用到线路雷电活动强烈或土壤电阻率高、不容易降低接地电阻的线段，能够很好地提高线路耐雷水平。近年美国AEP和GE公司等在雷电活动特别严重地区的架空输电线路上安装线路避雷器，运行效果会非常明显。

3.3线路装设耦合地线的研究

要想保障线路具有更好的防雷性能，使线路的雷击跳闸率明显的降低，可以在导线下方加挂耦合线，特别是杆塔的接地电阻较大，超过了20Ω的时候，或所处地质条件非常不好的情况下，要想降低杆塔接地电阻是很不容易的，加挂耦合地线则能在雷击杆塔时起到分流作用和耦合作用，使杆塔绝缘子串上承受的电压变小，使线路具备更高的耐雷能力。

4结束语

本文分析了线路雷击跳闸原因，并提出了相应的具体防雷措施。雷电活动是一个复杂的自然气候现象，这就要求我们电力系统的各个部门必须进行有力的沟通和合作，在全面考虑高压架空输电线路经过地区的雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况下，认真严格的检查线路情况，及时解决运行中出现的各种问题，积累更多的运行管理经验，从而保证尽量降低雷害情况，减少由于雷害造成的损失，提高供电的可靠性和稳定性。

参考文献

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